Методика радиобиология

Гамма сәулесін шығаратын радиоизотоптарды /²⁴Na, ¹³¹I, ⁴²К/ қолдана отырып, қан ағуының жылдамдығын, қанның көлемін, қалқанша бездің жұмысын анықтауға мүмкіндік бар. Радиоизотоптық әдістемелер зат алмасу процесін зерттеуде қолданылады. Осы әдістемені қолданып бауырда, сүйекте, бұлшық еттерде зат алмасу жылдамдығын анықтауға мүмкіндік туады.

Басқа әдістемелер мен  қосалқы радиоизототық әдіс молекулалық биологияның дамуына үлкен үлес қосты. Мәселен, организмде энергияның қалай жиналып, қалай қолданылатыны, белоктардың түзілуі фотосинтез, бұлшық еттердің жиырылуы, жүйкенің қозуы, өніп-өсу, тұқым қуалаушылык, құбылыстары терең зерттеліп, ғылыми негіздері қаланды.

    Көптеген химиялық  күрделі қоспаларға амин, нуклеин қышқылдарына глюкоза, минералдық түздарға радиоактивтік белгілер қолданып, жем-шөптің мал қоңына әсері зерттелді. Сонымеи қатар, мынадай заттардың: 1) пальметиннің стеарин қышқылынан және керісінше; 2) арнитиннің аргининнен; 3) феналаниннің тирозиннен; 4) адреналиннің феналаниннен; 5)бауырда фосфолипидтердің қан плазмасындағы фосфаттардан түзілетіні анықталды.

     Биология, физиология, биохимия, биофизикада, микробиология вирусологияда және экологияда радиоизтоптық әдістеме көп мәселелерді шешуге ғылыми тұрғыдан дұрыс қорытындылар жасауға мүмкіндік береді. Мәселен, радиоак-тивтік белгіні қолданып организмде ауру тудыратын микроорганизмдер, вирустардың жиналатын орнын нақ, дәл анықтаға мүмкіншілік бар. Тіптен шыбын-шіркейлердің, масалардың жылдамдығына, ұрық салатын орнын, шоғырланған жерлерін тауып, олармен күрес жүргізу жолдарын анықтап береді. Жейтін жемдеріне радионуклид қосылған, зертханада өсірілген шыбын-шіркей жетілгеннен кейін табиғи ортаға көшіріліп, радиометрлік бақылау жасалады.

Радиоизотоптық әдістеменің  тағы бір түрі нейтрондық активациялау. Бұл көбінесе ауылшаруашылық өнімдеріндегі пестицидтерді анықтауға қолданылады. Әдістеме тексеретін заттарға нейтрондар жіберіліп, қоздырылады. Бұл кезде радиоактивті заттар пайда болады /активтелген заттар/ радиохимиялық, радиометриялық өлшемдер жүргізіліп зат құрамындары 0,1-25-10"'% пестицидтің мөлшерін анықтауға болады.

Зертханалық сабақ №13

Тақырыбы Радионуклидтерді мал ауруын анықтау, емдеу үшін колдану Сабақтың мақсаты Радионуклидтерді мал ауруын анықтау, емдеу үшін колдану жолдарын зерртеу

Қажетті құрал –жабдықтар  Плаккаттар, схемалар, оқулық

 Жалпы түсінік

Кобальт-60 шығаратын γ-сәулесінің қатерлі ісікті емдеуге қолданылатынын медицина ғылымында тәжірибеде белгілі. Ал,ветеринарияда көп қолданбағанмен кейбір жерлерде қолданылады: мысалы сиыр ауруы (актиномикоз), ит ауруы (демо-дексоз), тері рагі, көз коньюктивиті жұқпалы ауру кезінде, жылқылардың буындары ауырған кезде. Иондаушы сәулелердің көмегімен коньюктивитті емдеуді алғаш рет А.Д. Белов ұсынған. Бірақ радионуклидтерді емдеуге қолданғанда мына мәселелерді ескерген жөн: 1) ыдырау уақыты аз болу керек; 2) уыттылыры аз; 3) тіркеу мүмкіншілігі /радиометрия/; 4) биологиялық әсерлері /зақымдану/ мүлде болмау керек. Мәселен, сүйектің қалыптасу интенсивтігін және минералдану жағдайын анықтау /ауру кезінде/ үшін галий-67, стронций-85, 87 қолданылады. Ал, сүйек ауруларын /бірінші, екінші ретті, қатерлі ісік/ анықтау үшін технеций-99, индий-113 т.о. қолданылады.

Бауырдың негізгі клеткалары зақымдалғанда йодгиппуран-131, бүйрек ауруына натрий йодиді-132 қолданылады. Организмдегі қанның көлемін анықтауды радиоизотоптардың көмегімен жүргізеді. Көк қан тамырына жіберілген ³²Р, ⁵¹Сг немесе ¹³¹І ағзаның қарама-қарсы /бас жақтан жіберіліп, артқы аяқ жақтан/ жағынан 10 минуттан кейін шприцпен 1-2 мл қан алынып, активтілігі анықталғаннан кейін белгілі формуламен қан көлемін есептейді. Кейбір қан ауруы кезінде /лейкопения, лейкоз, анемия/ сүйек рагі, сүйек-май рагі, қан жетіспеушілік кезінде көк бауырдың қызметін тексеруге тура келеді. Ол үшін радиоактивті белгі ретінде темір-59 қан жолына жіберіледі. Организмге жіберілген радиоактивті темір ең соңында сүйек майына шоғырланып, тек біраз мөлшерде көк бауырға шөгеді. Ал радионуклидтің мөлшері түзілетін эритроциттің интенсивтігіне пропорционал болғандықтан, көк бауырдағы қанның тузілуін байқауға болады. Әдістеменің ең бір тиімділігі оның дәлдігінде және математикалық формулалармен, графиктермен қорытынды жасауға болады. Оның үстіне радиоактивті темір γ-сәулесін шығарады да, оны радиометрлік сырттай өлшеу жеңіл болады.

     Клиникалық тәжірибеде көп қолданылатын әдіс радиоактивтік белгіні қолданып ішкі мүшелер: көк бауыр, бауыр, бүйрек, қарын асты бездерінің қызметін қадағалауға болады. Бұл әдістеменің көмегімен мүшелердің орналасуын, бейнесін, тіпті кейбіреуінің құрылымын "көзбен көргендей" болады. Ал, радиоактивті заттардың бытырап, таралуынан ауру пайда болған жерде анықтау мүмкіншілігі бар. Тез өтетін динамикалык процестерді зерттеу үшін "гамма камералар" қолданылып, зерттейтін аймақтардан керекті мағлұматтар алынады.

       Радиоизотоптарды  емдеуге қолдану олардың биологиялық әсеріне негізделген. Бергонье, Трибондоның теориялары бойынша йондаушы сәулелер жас, тез өсетін клеткаларды, қатты   зақымдайтын   болғандықтан   йондаушы   радиацияны қатерлі ісік ауруларын емдеуге қолданады. Қатерлі ісікке іші радинуклид ерітіндісіне толтырылған инені кіргізіп, ерітінді кірген ""орнынаға қалдырады, ал көк қан тамырлары арқылы_ ыдырау  периоды  аз  радиоауклидтер   ерітіндісі  ерітіндісі жіберіледі. Қатерлі іскті емдеуге иондау қабілеттілігі жоғары неитрондарды қолдану, басқаларына қарағанда әлде қайда тиімді. Өйткені нейтрондардың биохимиялык, эффектілігі жоғары және қауіпті ісіктер тез қайтады. Әдістемеде нейтрон көзі калифорний-252 қолданылады. Тағы бір жете ескерілмей келе жатқан әдістеме қатерлі ісік ішіне γ-бөлшегін шығаратын радионуклидтерді /бор-10, литий-6/енгізеді де сыртынан көп өрісті нейтрондармен атқылайды. Нейтрондарды қабылдап алған ядроларды жүрген жолы аз, бірақ иондаушы қабілеттілігі жоғары α-бөлшектері бөлініп шығып cay клеткалармен ісікті қоршаған" орта зақымданбайды және нейтрон ағыны тоқталғаннан кейін α-бөлшектері де тоқталады.

     Радиоизотоптық әдістеме емдік дәрілердің өтімділігін, жүрген жолын, қай мүшеде жиналатынын анықтауға көмектеседі. Бұрынғы мал кенелерін жою үшін ДДТ, гексохлоран қоданылатын және олар жануар ағзасына зияны жоқ деп есептелетін. Кейінгі зерттеулер бойынша аталған дәрілер жануар бойына қанмен тез тарап, /тері арқылы өтеді/ барлық ұлпаларға шөгеді, плацента арқылы ұрыққа өтіп, сүт арқылы шығады, ал сүт болса уланады.

Зертханалық сабақ №14

Тақырыбы Иондаушы сәулелердін генетикялық әсері

Сабақтың мақсаты Иондаушы сәулелердін генетикялық әсерін зертеу

Қажетті құрал –жабдықтар  Плаккаттар, схемалар, оқулық

 Жалпы түсінік

. Өзіне тән құрылымы, қызметі бар тұқым қуалайтын ақпараттык, бірлікген көптеген ақпараттық бірліктер жиынтығы бірлесіп, орга-низмнің өмір сүруін қамтамасыз етеді.

Химиялық тұрғыдан қарастырсақ  бірлік /ген/ дезоксирибонуклейндік қышқыл молекуласының бір бөлігі. Ал, аппарат бірлігіндегі азоттық негіздердің орналасуы адени тимин, цитозин және гуанин ретінде болады, ал осы рет оның ерекшелігін, кодын анықтайды. Код арқылы ген клетканың, организмнің дамуына қажетті ақпаратты жіберіп отырады. Ақпарат бірліктері хромосом құрылымына кіреді. Ал, әр хромосомда ондаған, жүздеген гендер болады. Әртүрлі жануарлардың клеткаларындағы хромосомалардың саны тұрақты болады. Мысалы, жылқыда - 66, ірі қара малда - 60, қойда - 54, шошқада - 40, адамда - 46, жылқы хромосомасында бір-біріне ұқсас емес 33 пар хромосома бар, оның жартысы аталық, екінші жартысы аналық жолдан түседі.

     Ұрықтану кезінде жыныс клеткалары бір-бірімен қосылып ұрықтың ядросы екі хромосоманың жиынтығынан тұрады. Келесі бөліну кезінде әр хромосома өз-өзіне ұқсас болады. Бірақ әртүрлі ішкі және сыртқы әсердің себебінен хромосоманың немесе геннің молекулалық құрылысы өзгеруі мүмкін. Демек, бұл жағдайда генде жаңа белгі өзгеріс болады, ондай өзгерісті мутация деп атайды. Дүниедегі организмдер гендеріндегі көптеген мутациялар табиғи иондаушы сәулелерден болған.

    Мутацияларды гендік, хромосомдық, геномдық мутациаларға бөледі. Иондаушы сәуле әсерінен гендік және хромосомдық мутацияларға бөледі. Мутация жиілігі сәуленің түріне, сызықтық энергияны беру жолына және жануарлардың өзгешеліктеріне байланысты. Ағзаға түскен радионуклидтердің аса қауіптісі стронций-90, цезий-137, көміртегі-14 аталған радионуклидтер генге қатты зақым келтіреді.

     Мутация кезінде доминанттық /басым/ және ақпараттық қызметі төмендеген гендер пайда болады. Егер ген доминанттық болса, онда ол аталық немесе тіпті аналық генде болсын, бәрібір алғашқы ұрпақтан-ақ ерекше белгісі көрінеді. Ал ген ресцессивтік болса, онда гендегі өзгешелік белгілі шеңберде ғана көрінеді және бұл гендік өзгеріс тек әкесі мен анасының жыныс клеткаларында болу керек.

      Соматикалық клеткалардағы мутация радиацияның соматика  эффектілерін тудырады. Ал, соматикалық мутацияның бір түрі клеткалардағы қатерлі ісіктің өсуі. Соматикалық клеткалардағы радиация әсерінен пайда болтан мутация иммунитетті тежейді. Шынында, жануарға иондаушы сәуле түскенде лимфоидты ұлпалардың клеткаларында хромосомдық аберрация болғаны байқалады және бұл клеткалар мутанттар деп аталып, олар клетка иесінің антигеніне қарсы антитело шығара бастайды. Мұндай мутант клеткалар саны көп болса, организм шығынға ұшырайды.

    Қазіргі уақытта мутация басталатын төменгі доза әлі анықталмаған. Кейінгі кезде аса көп көңіл бөліп жүрген мәселе ағзаға түскен дозаның әсерінің екі есе күшеюі. Дозаның табиғи дозамен салыстырғанда мутацияны 2 есе арттыруын екі еселенген доза деп атайды. Жануар организміндегі мутация иондаушы сәуленің кез келген дозасында болуы мүмкін, бірақ мутация мөлшері аз дозада ғана байқалады, өйткені үлкен дозада жануар шығын болады. Иондаушы сәулелердің дозасы 10 Р болғанда мутация басталады (Дубинин Н.П.).

         Мутация әсерінен болтан жаңа белгілер пайдалы немесе зиянды болып келуі мүмкін. Бірақ бұл белгілер көбінесе жануарларға тиімді болмай, организмнің ауруларға қарсы күресі төмендеп, өмір сүру уақыты азайып, қатерлі ісік ауруы пайда болуы мүмкін. Ал, радиацияның генетикалық әсерінен ауыл шаруашылық малдарын сақтау үшін кәдімгі таңдап алуды /аталық, аналық басты/ жүргізуге тура келеді. Радиация жабайы жануарлар, микроорганизмдерге, вирустарға олардың өніп-өсу жолдары мен дамуына қатты әсер етеді. Жоғары радиоактивтілік жағдайда әсер алған жануарлар арасында табиғи таңдап алу процесі жүреді, сыртқы әсерге бейімделмеген жануарлар өліп, бейімделгендері жаңа белгілерге ие болады.

Зертханалық сабақ №15

Тақырыбы Иондаушы сәулелерді ауыл шаруашылығында колдану

Сабақтың мақсаты Иондаушы сәулелерді ауыл шаруашылығында колдану жолдарын зерттеу анықтау

Қажетті құрал –жабдықтар  Плаккаттар, схемалар, оқулық

 Жалпы түсінік

Радиаияның дозаға, қуатына байланысты биологиялық әсері радиациялық биотехнологияның дамуында үлкен маңызы бар.Радиациялық биотехнологиядақоданылатын

радионуклидтердің жартылай ыдырау уақыты ұзақтау, өтімділігі асажоғары сәуле түскен ортада екінші ретті ыдырау болмау керек. Бұл қасиеттерімен қоса қондырғылар ыңғайлы, қозғалмалы ұзақ уақытқа қолдануға, сәуле көздерін тез

ауыстыруға мүмкіншілік  жасау керек.

     Ал бұрынғы  СССР-да ауылшаруашылык, ғылыми-зерттеу жұмыстары үшін қозғалмалы, тұрақты "Колос",  "Стебель", "Стерилизатор" автомашинаға тіркеуге ыңғайлы етіп жасалады.  Олар дәнді себер алдында сәуле түсіріп немесе дән сақтайтын    қоймалардағы    зиянкестерді    жоюға,    әйтпесе селекция жұмысына қолданылады. Мысалы,     «Гаммапанорама» өсіп-өнуді жетілдіру немесе шошқа еті өнімін арттыру, әйтпесе "Стерилизатор" қондырғысы, хирургияда жараны тігу үшін қолданылатын жіптерді, аспаптарды пластмассадан жасалған қан жинайтын ыдыстарды, емдейтін дәрі-дәрмектерді, вакциналарды   жара   байлайтын  дәкелерді,   микроорганизмдерді, вирустарды   залалсыздандыру   үшін   "Стерилизатор",   МРХ қондырғылары қолданылады.

    Радиациялық мутагенез өсімдіктерден жоғары өнім, қоршаған ортаның өзгерісіне төзімді, зиянкестерге қарсылығы күшті жаңа сорттар алуға болатынын көрсетті. Селекционерлер    γ-сәулесін    мутагенезін    қолданып,    арпаның, бидайдың  өну  уақытын  5   есе қысқартты. Дүниежүзінде радиациялық   мутагенезді   қолданып,   қысқа   төзімді,   ерте пісетін, өнімі жоғары, белок пен лизиннің мөлшері жоғары жатып қалмайтын әртүрлі ауруларға төзімді,  бидайдьгң 28 сорты   шығарылды.    Бұрынғы    СССР-да    сояның,   люпин қарамық,    бұршақ,    фасоль,    мақтаның   түрлері   алынды. Америка  Құрама Штатында ауруға төзімді  жер жаңғағы, Жапонияда сояның, күріштің, Аргентинада шабдалы, Индия мен    Швецияда    притейні    жоғары    бидайдың    сорттары, Венгрияда тез өнім беретін күріштің сорттары радиациялық мутагенездің көмегімен алынды.

     Радиомутацияның  көмегімен жібек өнімін көп  шығаратын тұт ағашы жібек құрты алынды,  химиялық,  радиациялық мутагендерді қолданып, көгерткіш саңырауқұлақтардан алатын пеницилиннің, стрептомицин, ауремицин, эритромицин, альбомицин мөлшерін көбейтетін өндірістер жолға қойылды.

       Ядролық сәулелердің белгілі бір дозаларында организмнің күші, қуаты көтеріледі және бұл қасиет бір клеткалы организмдерден бастап жоғары организмдерге тән. A.M. Kyзиннің айтуынша организмнің күшін көтеру клетканың биомембраналарының мал шаруашылығында, шошқа өсіруде, кұс өсіруде қолданады. Мысалы бір күндік торайларға 10-25 Р дозамен әсер еткенде бірінші айда жануардың массасы І8-* 16%-ке өседі. Ал, радиостимуляция еттің сапасына ешқандай өзгеріс кіргізбейді. Дозалары 10-30 Р иондаушы сәулелермен әсер еткенде бағалы тері аңдарының өсу интенсивтігі, терілерінің сапасы жоғарылаған.

      Радиациялық залалсыздандыру медицинада, ветеринарияда жоғары температурада химиялық әдістермен залалсыздандыруға келмейтін заттарға қолданылады. Медицинада, ветеринарияда сульфаниламидтерді бактерияға қарсы қолданылатын дәрілердің радиацияға төзімділігі жоғары болғандықтан 2,5 Мрад дозада бұл дәрмектерде ешқандай өзгерістер байқалмайды. Радиациялық әдіспен микроорганизмдерден залалсыздандыратын дәрілерге әсер еткенде биологиялық, физико-химиялық көрсеткіштерінде ешқандай өзгерістер байқалмайды. Гормон, ферменттерге де осы әдісті қолданғанда 6-8 Мрад дозада ешқандай өзгерістер байқалмаған. Фермент-тердің ішіндегі радиацияға төзімді ферменттер трипсин, пепсин, интертаза т.б. Кейінгі жылдардағы жүргізілген зерттеулер иондаушы сәулелерді мал шаруашылық өнімдерін, оның ішінде жүнді, тері-терсектердегі жұқпалы аурулар шақыратьн микроорганизмдерден аман сақтау үшін иондаушы радиациямен әсер етеді.